JP2949853B2 - 試料の厚さ測定装置 - Google Patents
試料の厚さ測定装置Info
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- JP2949853B2 JP2949853B2 JP2404890A JP40489090A JP2949853B2 JP 2949853 B2 JP2949853 B2 JP 2949853B2 JP 2404890 A JP2404890 A JP 2404890A JP 40489090 A JP40489090 A JP 40489090A JP 2949853 B2 JP2949853 B2 JP 2949853B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光透過性試料の厚さ
を測定できるようにした、試料の厚さ測定装置に関す
る。
を測定できるようにした、試料の厚さ測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来技術】厚さ測定装置とは、図４、及び、図５に示
すように、試料を測定する方向に移動させるか、また
は、測定光を測定方向に走査させて、試料の側面方向か
ら測定光を照射して、試料によって遮られなかった測定
光を検出した受光部材の出力変化に基づいて、試料の厚
さを測定する装置である。
すように、試料を測定する方向に移動させるか、また
は、測定光を測定方向に走査させて、試料の側面方向か
ら測定光を照射して、試料によって遮られなかった測定
光を検出した受光部材の出力変化に基づいて、試料の厚
さを測定する装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の厚さ測定装置で
は、あらかじめ形状が分かっている試料、例えば、マス
クやレチクルなどの直方体試料の厚さを測定する場合、
測定光が試料の側面に入射する際のなす角が直角になる
ように配置されていた。したがって、光を透過しない試
料では、光が試料に照射されると反射したり、散乱した
り、するので、試料の検出に問題がないが、前記マスク
などのように光透過性試料の厚さを測定する場合、図７
に示す受光部材の出力信号のように、測定光が試料に遮
られることなく受光部材で検出され、試料がある時と無
い時との受光される光の差が判別しにくくなり、試料の
厚さが正確に測定できないことがあった。
は、あらかじめ形状が分かっている試料、例えば、マス
クやレチクルなどの直方体試料の厚さを測定する場合、
測定光が試料の側面に入射する際のなす角が直角になる
ように配置されていた。したがって、光を透過しない試
料では、光が試料に照射されると反射したり、散乱した
り、するので、試料の検出に問題がないが、前記マスク
などのように光透過性試料の厚さを測定する場合、図７
に示す受光部材の出力信号のように、測定光が試料に遮
られることなく受光部材で検出され、試料がある時と無
い時との受光される光の差が判別しにくくなり、試料の
厚さが正確に測定できないことがあった。
【０００４】そこで、本発明は、光透過性試料の厚さを
測定できる、試料の厚さ測定装置を得ることを目的とす
る。
測定できる、試料の厚さ測定装置を得ることを目的とす
る。
【０００５】
【解決するための手段】前記のような課題を解決するた
めに、本発明では、発光部材（発光器１）から射出され
る測定光が受光部材（受光器２）に入射するように設置
された測定光学系を有し、前記発光部材と前記受光部材
との間の測定光の光路を光透過性試料（一例としてのレ
チクル６）が横切ることによって変化する前記受光部材
の出力変化に基づいて、前記光透過性試料の寸法を測定
する、試料の厚さ測定装置において、前記発光部材から
の測定光が前記光透過性試料へ入射する際の入射角度
を、光透過性試料に入射する測定光の光路が光の屈折作
用によって偏向されて前記受光部材に入射しない角度、
に設定することを特徴とした試料の厚さ測定装置で、特
に、試料が直方体形状をした光透過性試料の場合、前記
直方体試料の側面に対して、９０度でない入射角度で前
記測定光を入射させることを特徴とする、試料の厚さ測
定装置とした。
めに、本発明では、発光部材（発光器１）から射出され
る測定光が受光部材（受光器２）に入射するように設置
された測定光学系を有し、前記発光部材と前記受光部材
との間の測定光の光路を光透過性試料（一例としてのレ
チクル６）が横切ることによって変化する前記受光部材
の出力変化に基づいて、前記光透過性試料の寸法を測定
する、試料の厚さ測定装置において、前記発光部材から
の測定光が前記光透過性試料へ入射する際の入射角度
を、光透過性試料に入射する測定光の光路が光の屈折作
用によって偏向されて前記受光部材に入射しない角度、
に設定することを特徴とした試料の厚さ測定装置で、特
に、試料が直方体形状をした光透過性試料の場合、前記
直方体試料の側面に対して、９０度でない入射角度で前
記測定光を入射させることを特徴とする、試料の厚さ測
定装置とした。
【０００６】
【作用】本発明によれば、同一平面上において、測定光
の光路と交差する試料側面が、前記光路に対して９０度
でないために、図２の点線で示す試料内の透過光の光路
のように、測定光が、試料を透過する際に屈折する。し
たがって、光透過性試料でも、測定光が、試料内部を透
過して受光部材に検出されることがなくなり、試料の厚
さを測定することができる。
の光路と交差する試料側面が、前記光路に対して９０度
でないために、図２の点線で示す試料内の透過光の光路
のように、測定光が、試料を透過する際に屈折する。し
たがって、光透過性試料でも、測定光が、試料内部を透
過して受光部材に検出されることがなくなり、試料の厚
さを測定することができる。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明の実施例の主要部を示す斜視
概略図、図２は、図１を上から見た平面図、図３は、実
施例の構成を示す側面概略図である。図１及び図２を用
いて、実施例の主要部を説明する。まず、測定光学系
は、発光器１，ピンホールスリット５ａ，コリメータレ
ンズ３，ピンホールスリット５ｂとで構成され、水平方
向に小径平行な測定光を射出する発光部材１０と、ピン
ホールスリット５ｃ，集光レンズ４，受光器２から構成
され、受光した前記発光部材１０からの測定光に応じた
光電変換信号を出力する″受光部材１１″と、を互いに
対向して設置させている。
概略図、図２は、図１を上から見た平面図、図３は、実
施例の構成を示す側面概略図である。図１及び図２を用
いて、実施例の主要部を説明する。まず、測定光学系
は、発光器１，ピンホールスリット５ａ，コリメータレ
ンズ３，ピンホールスリット５ｂとで構成され、水平方
向に小径平行な測定光を射出する発光部材１０と、ピン
ホールスリット５ｃ，集光レンズ４，受光器２から構成
され、受光した前記発光部材１０からの測定光に応じた
光電変換信号を出力する″受光部材１１″と、を互いに
対向して設置させている。
【０００８】また、前記測定光学系の測定光の光路が、
試料であるレチクル６の側面に入射する際のなす角が７
０度となるように、前記測定光学系を、レチクル６の側
面に対して配置することによって、光を透過する試料で
あっても測定できるようにしている。つぎに、具体的な
試料の厚さ測定装置としての実施例の構成を第３図を用
いて、説明する。
試料であるレチクル６の側面に入射する際のなす角が７
０度となるように、前記測定光学系を、レチクル６の側
面に対して配置することによって、光を透過する試料で
あっても測定できるようにしている。つぎに、具体的な
試料の厚さ測定装置としての実施例の構成を第３図を用
いて、説明する。
【０００９】測定光学系は、前述したように、発光部材
１０と受光部材１１とからなり、試料６と測定光の光路
との位置関係は、７０度の関係を持つ。試料の１例とし
てのレチクル６を保持する試料保持装置は、キャリア１
２とキャリアテーブル１３とからなり、レチクル６は、
一定の間隔をあけて、数枚のレチクルを収納することが
でき、さらに、測定光の光路が通過するところに空間を
形成したキャリア１２上に置かれ、レチクル６をのせた
キャリア１２ごとキャリアテーブル１３にのせることに
より、前記測定光学系の測定光の光路に対して、レチク
ル６の上，下面が常に平行に保たれると同時に、試料が
一定の方向を向いたままで、保持できるようにしてい
る。
１０と受光部材１１とからなり、試料６と測定光の光路
との位置関係は、７０度の関係を持つ。試料の１例とし
てのレチクル６を保持する試料保持装置は、キャリア１
２とキャリアテーブル１３とからなり、レチクル６は、
一定の間隔をあけて、数枚のレチクルを収納することが
でき、さらに、測定光の光路が通過するところに空間を
形成したキャリア１２上に置かれ、レチクル６をのせた
キャリア１２ごとキャリアテーブル１３にのせることに
より、前記測定光学系の測定光の光路に対して、レチク
ル６の上，下面が常に平行に保たれると同時に、試料が
一定の方向を向いたままで、保持できるようにしてい
る。
【００１０】前記測定光学系と前記試料保持装置とを相
対的に移動させる相対移動装置は、ガイド１７に固定さ
れた送りねじ１６と、前記送りねじ１６が回転すること
により、送りねじ１６に沿ってキャリアテーブル１３を
上，下動させるモータ１４と、前記モータ１４を駆動さ
せるモータ駆動回路１９と、からなる駆動部分と、送り
ねじ１６に接続しているモータ１４の回転軸に取りつけ
られたエンコーダ１５と、エンコーダ１５のパルスをカ
ウントし、カウント値信号を出力するカウンタ２０とか
らなる移動量検出部分と、で構成されている。
対的に移動させる相対移動装置は、ガイド１７に固定さ
れた送りねじ１６と、前記送りねじ１６が回転すること
により、送りねじ１６に沿ってキャリアテーブル１３を
上，下動させるモータ１４と、前記モータ１４を駆動さ
せるモータ駆動回路１９と、からなる駆動部分と、送り
ねじ１６に接続しているモータ１４の回転軸に取りつけ
られたエンコーダ１５と、エンコーダ１５のパルスをカ
ウントし、カウント値信号を出力するカウンタ２０とか
らなる移動量検出部分と、で構成されている。
【００１１】波形処理回路１８では、図６に示すよう
な、前記測定光学系からの光電変換信号を、スライスレ
ベルＳｈを基準にして、試料の有無を判別した後、Ｈ
ｉ，Ｌｏｗの２値で表された判別信号を、ＣＰＵ２１へ
出力する。ＣＰＵ２１では、前記カウント値信号と、判
別信号とに基づいて、試料によって光が遮られている間
に移動した相対移動装置の移動量から、試料の厚さを求
める。
な、前記測定光学系からの光電変換信号を、スライスレ
ベルＳｈを基準にして、試料の有無を判別した後、Ｈ
ｉ，Ｌｏｗの２値で表された判別信号を、ＣＰＵ２１へ
出力する。ＣＰＵ２１では、前記カウント値信号と、判
別信号とに基づいて、試料によって光が遮られている間
に移動した相対移動装置の移動量から、試料の厚さを求
める。
【００１２】以上のような構成にすることによって、被
測定物体の材質を問わず、物体の厚さを測定することが
できる。つぎに、実施例の厚さ測定装置の動作を説明す
る。まず、数枚のレチクル６をのせたキャリア１２を、
上または下の所定の待機位置で待機しているキャリアテ
ーブル１３にのせ、発光部材１０から光を射出させる。
測定物体の材質を問わず、物体の厚さを測定することが
できる。つぎに、実施例の厚さ測定装置の動作を説明す
る。まず、数枚のレチクル６をのせたキャリア１２を、
上または下の所定の待機位置で待機しているキャリアテ
ーブル１３にのせ、発光部材１０から光を射出させる。
【００１３】つぎに、モータ１４によって送りねじ１６
を回転させ、キャリアテーブル１３を、キャリア１２の
上から下まであるいは下から上まで移動させる。この時
に、測定光学系の受光部材１１で検出した光電変換信号
から、波形処理回路１８で、スライスレベルＳｈで光を
検出できなかった位置をスライスレベルＳｈでＨｉ，Ｌ
ｏｗに判別すると共に、モータ１４で移動した相対移動
装置の移動量をエンコーダ１５のパルスをカウンタ２０
で読みとる。
を回転させ、キャリアテーブル１３を、キャリア１２の
上から下まであるいは下から上まで移動させる。この時
に、測定光学系の受光部材１１で検出した光電変換信号
から、波形処理回路１８で、スライスレベルＳｈで光を
検出できなかった位置をスライスレベルＳｈでＨｉ，Ｌ
ｏｗに判別すると共に、モータ１４で移動した相対移動
装置の移動量をエンコーダ１５のパルスをカウンタ２０
で読みとる。
【００１４】最後に、ＣＰＵ２１で、判別信号とカウン
ト値信号とを用いて、判別信号がｌｏｗの時のカウント
値信号の変化を読み取り、キャリアテーブル１３の移動
量に換算する演算処理を、キャリア１２にのせたレチク
ル６の枚数分行う。この時に求めるキャリアテーブルの
移動量を、それぞれのレチクルの厚さと見なして、試料
の厚さを光学的に測定する。
ト値信号とを用いて、判別信号がｌｏｗの時のカウント
値信号の変化を読み取り、キャリアテーブル１３の移動
量に換算する演算処理を、キャリア１２にのせたレチク
ル６の枚数分行う。この時に求めるキャリアテーブルの
移動量を、それぞれのレチクルの厚さと見なして、試料
の厚さを光学的に測定する。
【００１５】なお、上記実施例では、試料を上下に移動
させるとしたが、本発明は、図５に示すように、試料は
固定で、測定光をミラーを用いて上下にスキャンニング
する構成でもよい。また、実施例では、試料の側面と、
測定光の光路とのなす角を７０度としたが、測定する対
象となる試料の大きさ（光が試料内部を透過する距離）
や周辺側面の形状、試料を構成する物質の屈折率や反射
率、受光部材の感度や指向性、等によって、光が試料に
当たっている時の受光部材で検出する光電変換信号が異
なってくるので、試料に応じて、あらかじめ、実験等で
なす角を求めてから、設置することが必要である。
させるとしたが、本発明は、図５に示すように、試料は
固定で、測定光をミラーを用いて上下にスキャンニング
する構成でもよい。また、実施例では、試料の側面と、
測定光の光路とのなす角を７０度としたが、測定する対
象となる試料の大きさ（光が試料内部を透過する距離）
や周辺側面の形状、試料を構成する物質の屈折率や反射
率、受光部材の感度や指向性、等によって、光が試料に
当たっている時の受光部材で検出する光電変換信号が異
なってくるので、試料に応じて、あらかじめ、実験等で
なす角を求めてから、設置することが必要である。
【００１６】尚、実施例では、キャリア１２を用いて、
複数のレチクルを測定できるようにしたが、試料保持装
置としては、一つづつ保持する試料保持装置でもよい。
さらに、実施例の試料の厚さ測定装置では、キャリア１
２を、試料の形状、測定光を照射する側面の方向、入射
位置，角度を考慮して作成することによって、キャリア
ごと、試料をのせ変えるだけで、レチクル以外の他の試
料の測定にも、用いることができる。
複数のレチクルを測定できるようにしたが、試料保持装
置としては、一つづつ保持する試料保持装置でもよい。
さらに、実施例の試料の厚さ測定装置では、キャリア１
２を、試料の形状、測定光を照射する側面の方向、入射
位置，角度を考慮して作成することによって、キャリア
ごと、試料をのせ変えるだけで、レチクル以外の他の試
料の測定にも、用いることができる。
【００１７】また、形状は一定だが、材質が分からない
試料や、または、光を透過するものとしないものとが混
じっている試料を測定するといった場合に応用する際に
は、前記なす角を任意に変えられるような相対回転装置
（例えば、試料検出装置をその光路の中心点を軸として
回転させる相対回転装置）を設置して、図７のような光
電変換信号を検出した時には、なす角を変更して測定を
行って、図６のような光電変換信号を検出した時を、測
定値とする、あるいは、角度を変えて３回以上の測定を
行ない、２回以上同じ、光電変換信号がでた時の測定値
を採用するといった、測定手順をとれば、形状が同じで
あるが、未知の材質からなる試料でも、測定することが
できるようになる。
試料や、または、光を透過するものとしないものとが混
じっている試料を測定するといった場合に応用する際に
は、前記なす角を任意に変えられるような相対回転装置
（例えば、試料検出装置をその光路の中心点を軸として
回転させる相対回転装置）を設置して、図７のような光
電変換信号を検出した時には、なす角を変更して測定を
行って、図６のような光電変換信号を検出した時を、測
定値とする、あるいは、角度を変えて３回以上の測定を
行ない、２回以上同じ、光電変換信号がでた時の測定値
を採用するといった、測定手順をとれば、形状が同じで
あるが、未知の材質からなる試料でも、測定することが
できるようになる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、試料の側面が光路に対
して９０度でないために、ガラスブロックのように光透
過性試料でも、光が試料を透過する際、光が屈折して、
光が直接受光部材に到達しなくなる。したがって、あら
かじめ、分かっている形状の試料の厚さを測定するので
あれば、３次元測定装置などのような大掛かりな測定専
用装置を用いることなく、簡単な構成の装置でしかも、
非接触なため、試料を傷つけることなく、試料の厚さを
測定することができる。
して９０度でないために、ガラスブロックのように光透
過性試料でも、光が試料を透過する際、光が屈折して、
光が直接受光部材に到達しなくなる。したがって、あら
かじめ、分かっている形状の試料の厚さを測定するので
あれば、３次元測定装置などのような大掛かりな測定専
用装置を用いることなく、簡単な構成の装置でしかも、
非接触なため、試料を傷つけることなく、試料の厚さを
測定することができる。
【図１】本発明の実施例の厚さ測定装置の主要部を示す
斜視概略図である。
斜視概略図である。
【図２】図１を上から見た平面図である。
【図３】本発明の実施例の厚さ測定装置の構成を示す側
面概略図である。
面概略図である。
【図４】従来の厚さ測定装置の主要部の一例を示す側面
概略図である。
概略図である。
【図５】従来の厚さ測定装置の主要部の他の一例を示す
側面概略図である。
側面概略図である。
【図６】実施例の厚さ測定装置における位置検出装置の
出力信号を示す図である。
出力信号を示す図である。
【図７】従来の厚さ測定装置における位置検出装置の出
力信号を示す図である。
力信号を示す図である。
１，７ 発光器 ２ 受光器 ３ コリメータレンズ ４ 集光レンズ ５ ａ，５ｂ，５ｃピンホール ６ レチクル（試料） ８ ミラー ９ 走査レンズ １０ 発光部材 １１ 受光部材 １２ キャリア １３ キャリアテーブル １４ モータ １５ エンコーダ １６ 送りねじ １７ ガイド １８ 波形処理回路 １９ モータ駆動回路 ２０ カウンタ ２１ ＣＰＵ
Claims (5)
- 【請求項１】発光部材から射出される測定光が受光部材
に入射するように設置された測定光学系を有し、前記発
光部材と前記受光部材との間の測定光の光路を光透過性
試料が横切ることによって変化する前記受光部材の出力
変化に基づいて、前記光透過性試料の寸法を測定する、
試料の厚さ測定装置において、 前記発光部材からの測定光が前記光透過性試料へ入射す
る際の入射角度を、光透過性試料に入射する測定光の光
路が光の屈折作用によって偏向されて前記受光部材に入
射しない角度、に設定することを特徴とする試料の厚さ
測定装置。 - 【請求項２】請求項１記載の試料の厚さ測定装置におい
て、 試料が直方体形状をした光透過性試料の場合、前記直方
体試料の側面に対して、９０度でない入射角度で前記測
定光を入射させることを特徴とする、試料の厚さ測定装
置。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の試料の厚さ測定装置
において、 更に、前記光透過性試料が前記受光部材に対して相対的
に移動するための相対移動装置を有することを特徴とす
る、試料の厚さ測定装置。 - 【請求項４】請求項３記載の試料の厚さ測定装置におい
て、 前記試料によって光が遮られている間に移動した前記相
対移動装置の移動量から、前記試料の厚さを測定するこ
とを特徴とする、試料の厚さ測定装置。 - 【請求項５】請求項１乃至４いずれか１項に記載の試料
の厚さ測定装置において、 前記測定光学系は、更に、３つのピンホールスリット
と、コリメータレンズと、集光レンズと、を含むことを
特徴とする、試料の厚さ測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2404890A JP2949853B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 試料の厚さ測定装置 |
| US07/806,298 US5177564A (en) | 1990-12-21 | 1991-12-13 | Apparatus for measuring thickness of plate-shaped article |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2404890A JP2949853B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 試料の厚さ測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04220508A JPH04220508A (ja) | 1992-08-11 |
| JP2949853B2 true JP2949853B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=18514547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2404890A Expired - Lifetime JP2949853B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 試料の厚さ測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5177564A (ja) |
| JP (1) | JP2949853B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5396332A (en) * | 1993-02-08 | 1995-03-07 | Ciszek; Theodoer F. | Apparatus and method for measuring the thickness of a semiconductor wafer |
| KR100252041B1 (ko) * | 1997-10-30 | 2000-04-15 | 윤종용 | 캐리어 내에서의 웨이퍼 로딩 상태 검출장치 및 방법 |
| CA2277855A1 (fr) | 1999-07-14 | 2001-01-14 | Solvision | Methode et systeme de mesure de la hauteur des billes de soudure d'un circuit imprime |
| CA2301822A1 (fr) * | 2000-03-24 | 2001-09-24 | 9071 9410 Quebec Inc. | Projection simultanee de plusieurs patrons avec acquisition simultanee pour l'inspection d'objets en trois dimensions |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3743428A (en) * | 1971-08-04 | 1973-07-03 | Du Pont | Device for optically measuring a dimension of an object |
| US4007992A (en) * | 1975-06-02 | 1977-02-15 | Techmet Company | Light beam shape control in optical measuring apparatus |
| DE3338802A1 (de) * | 1983-10-26 | 1985-05-09 | Feldmühle AG, 4000 Düsseldorf | Vorrichtung und verfahren zum pruefen von materialbahnen |
| JPS60210705A (ja) * | 1984-04-04 | 1985-10-23 | Hiyuutec:Kk | 厚さ測定方法 |
-
1990
- 1990-12-21 JP JP2404890A patent/JP2949853B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-12-13 US US07/806,298 patent/US5177564A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5177564A (en) | 1993-01-05 |
| JPH04220508A (ja) | 1992-08-11 |
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